恒星形成

当星际分子云中最致密、最寒冷的部分无法抵抗引力而坍缩时，恒星便诞生了。坍缩过程会形成原恒星，它们通过吸积盘吸积物质，最终点燃核聚变。

Definition

恒星形成是指星际气体中致密、寒冷的区域在引力作用下坍缩并吸积物质，从而形成新恒星及其伴随的吸积盘和外流的过程。

Scope

该领域涵盖恒星诞生的条件和物理学：分子云的结构和引力稳定性、致密核的坍缩、原恒星通过吸积形成和生长、伴随它们的星周盘和双极流，以及由初始质量函数描述的恒星质量分布。

Sub-topics

• 分子云与引力坍缩
• 原行星盘和喷流
• 原恒星与吸积
• 恒星初始质量函数

Core questions

• 什么条件允许星际气体坍缩形成恒星？
• 原恒星如何生长并达到主序阶段？
• 吸积盘和外流在恒星诞生中扮演什么角色？
• 什么决定了新生恒星的质量分布？

Key concepts

• 分子云
• 金斯质量
• 致密核
• 原恒星
• 吸积盘
• 双极流
• 初始质量函数

Key theories

引力坍缩与金斯判据

当云的自引力克服热压、湍流和磁场的支撑时，云便会坍缩；金斯判据设定了坍缩失控所需的质量和尺寸，分子云内的致密核是恒星诞生的直接场所。

由内向外坍缩与吸积盘

一个边缘稳定的核心会由内向外坍缩，通过旋转支撑的吸积盘将物质沉积到中心原恒星上，同时双极流带走角动量，这是低质量恒星形成标准模型中描述的图景。

Mechanisms

在寒冷的分子云中，引力超过压力、湍流和磁场共同支撑的区域开始坍缩；角动量守恒使下落的气体扁平化形成一个吸积盘，为不断增长的原恒星提供物质，同时磁化的外流带走角动量并驱散周围物质，直到新恒星显现出来。

Clinical relevance

恒星形成控制着星系的演化、星际气体的循环以及新恒星和行星系统的产生；它所确定的初始质量函数是星系化学和光度演化模型以及解释遥远星系综合光线的关键输入。

History

金斯（Jeans）在20世纪初提出了引力不稳定性判据；低质量恒星形成的经典“由内向外”坍缩模型由舒（Shu）及其合作者在20世纪70年代和80年代发展起来；现代理论越来越强调湍流和磁场的作用，正如麦基（McKee）和奥斯特里克（Ostriker）所综述的那样。

Debates

湍流与磁场支撑的作用

分子云的支撑和恒星形成的调控主要由超声速湍流还是磁场控制，以及两者如何相互作用以设定恒星形成的低效率，仍然是该领域的一个活跃问题。

Key figures

• Frank Shu
• Christopher McKee
• Eve Ostriker
• Edwin Salpeter

Seminal works

• shu1987
• mckee2007

Frequently asked questions

为什么不是所有的分子云都迅速变成恒星？

云通过湍流、磁场以及压力来抵抗坍缩，并且年轻恒星的反馈会驱散气体，因此恒星形成效率低下，只有一小部分云的质量在其生命周期中会变成恒星。

为什么年轻恒星有吸积盘和喷流？

坍缩的气体带有角动量，这阻止了它直接落到恒星上，因此它会沉降形成一个旋转的吸积盘；通过吸积盘的吸积和相关的磁场会产生双极喷流，这些喷流带走角动量并允许恒星生长。